Secretul unei vieți mai lungi s-ar putea ascunde în ADN-ul liliecilor. Acești mamifere, cunoscute pentru longevitatea lor remarcabilă, ar putea dezvălui secrete genetice esențiale pentru lupta împotriva cancerului, rezistența la boli și menținerea sănătății pe termen lung. Liliecii ar putea oferi indicii puternice despre motivele pentru care unele mamifere trăiesc neobișnuit de mult, fără a dezvolta afecțiuni precum cancerul.
Unele dintre cele mai bune indicii pentru o viață lungă și sănătoasă ar putea fi ascunse în ADN-ul liliecilor, mamifere care supraviețuiesc perioade remarcabil de lungi în raport cu dimensiunea corpului lor. Această idee l-a fascinat pe Juan Manuel Vazquez în timp ce era student la Universitatea din Chicago. La acel moment, însă, informațiile genomice despre lilieci erau puține, limitând capacitatea de a răspunde întrebărilor legate de longevitate.
După ce a devenit post-doctorand la UC Berkeley în 2020, Vazquez a început să caute în vestul SUA specii de lilieci care ar putea oferi mostre de țesut pentru secvențierea ADN-ului. Cu ajutorul studenților de la Berkeley, Vazquez a călătorit în toată regiunea, instalând plase de ceață deasupra cursurilor de apă noaptea. Echipa a capturat lilieci, a colectat mici mostre biopsice și a eliberat animalele. O mare parte a lucrării s-a concentrat pe genul Myotis, care include specii cu durate de viață excepțional de lungi. Un liliac din specia Myotis brandtii a fost marcat în Europa și apoi recapturat 50 de ani mai târziu.
Într-un nou studiu publicat în Nature, Vazquez și colegii săi prezintă prima analiză a opt genomi Myotis. Rezultatele lor indică o legătură puternică între durata de viață și funcția imunitară. Liliecii cu o viață mai lungă au prezentat niveluri mai ridicate de gene asociate cu lupta împotriva cancerului. Descoperirile sugerează că longevitatea ar putea depinde, în parte, de un sistem imunitar care rămâne foarte eficient atât împotriva organismelor infecțioase, cât și împotriva cancerului. Cercetătorii au constatat, de asemenea, o suprapunere substanțială între genele asociate cu îmbătrânirea și genele implicate în apărarea împotriva bolilor, sugerând că studiul unuia dintre procese ar putea ajuta la explicarea celuilalt.
„Liliecii au evoluat pentru a trăi mult timp fără să se îmbolnăvească, ceea ce sugerează că nu este neapărat necesar să privim bolile legate de îmbătrânire și bolile infecțioase ca domenii complet separate”, a spus Vazquez. „Putem studia acești lilieci și să încercăm să înțelegem cum, în același mod în care îți poți îmbunătăți sistemul imunitar pentru a lupta împotriva virusurilor, poate îți poți îmbunătăți sistemul imunitar astfel încât să nu scadă odată cu vârsta. Sau poate liliecii ne pot ajuta să găsim modalități de a lupta împotriva tumorilor, astfel încât sistemul nostru imunitar să nu obosească, iar acest lucru ne poate ajuta, de asemenea, să gestionăm alte stresuri ale vieții și să nu ne epuizăm imunitatea.”
Ca parte a studiului, Vazquez a cultivat celule colectate din biopsii de aripi de liliac în laborator. (În prezent, deține culturi celulare de la 259 de indivizi, reprezentând 32 de specii.) El a expus apoi celulele cultivate la substanțe chimice toxice pentru a vedea cum răspund la daune severe. Liliacul cu cea mai lungă durată de viață din eșantionul său, comunul liliac brun (Myotis lucifugus), a reacționat într-un mod neașteptat. În loc să activeze genele care produc proteine de reparare a ADN-ului, celulele au crescut activitatea genelor care promovează moartea celulară.
„Am găsit opusul a ceea ce ne-am așteptat dacă tratăm liliecii cu o doză letală de această substanță chimică”, a spus el. „Cel mai longeviv liliac din America de Nord decide: „Nu pot salva nava” și trece imediat la prioritizarea eliminării celulelor deteriorate. Elefantul, o altă specie rezistentă la cancer și longevivă, are exact aceeași strategie – dacă nu poți salva celula, o elimini.” Rezultatul sugerează că animalele ar fi putut evolua strategii foarte diferite pentru a preveni ca celulele deteriorate să devină periculoase. Înțelegerea acestor strategii ar putea oferi indicii valoroase despre longevitate, potrivit lui Peter Sudmant, un profesor asociat de biologie integrativă la Berkeley, care studiază genetica îmbătrânirii și a duratei de viață.
„Privind diversitatea vieții și longevitatea remarcabilă a diferitelor specii, sperăm să putem înțelege mai bine interacțiunea dintre deteriorarea ADN-ului și sistemul imunitar, pentru a ne permite să avem o viață deplină și sănătoasă”, a spus el. „Dacă începem să analizăm specii longevive precum elefanții, balenele și liliecii, începem să găsim modalități prin care natura a rezolvat deja multe dintre aceste probleme ale sănătății umane”, a adăugat Vazquez.
Liliecii au avut un succes remarcabil de la apariția lor, acum aproximativ 60 de milioane de ani. Astăzi, ei reprezintă 20% din toate speciile de mamifere, ocupă habitate pe toate continentele, cu excepția Antarcticii, și s-au adaptat la o gamă largă de nișe ecologice. Dintre cele 1.511 specii cunoscute de lilieci, aproximativ 139 aparțin genului Myotis. Acești lilieci sunt deosebit de interesanți deoarece specii înrudite îndeaproape pot avea durate de viață dramatic diferite. Liliacul Brandt poate supraviețui timp de jumătate de secol, în timp ce liliacul negru, Myotis nigricans, din America de Sud și Centrală, trăiește doar aproximativ șapte ani. Vazquez a comparat acest contrast cu o situație ipotetică în care ruda noastră apropiată, Homo neanderthalensis, trăia de nouă ori mai mult decât Homo sapiens modern.
O altă caracteristică neobișnuită a liliecilor este sistemul lor imunitar. Oamenii de știință au descoperit că acesta funcționează la un nivel neobișnuit de ridicat, ajutând liliecii să controleze inflamația dăunătoare în timp ce trăiesc cu infecții virale persistente fără a se îmbolnăvi. Această capacitate permite liliecilor sănătoși să găzduiască o varietate extraordinară de viruși. Unii dintre acești viruși, inclusiv viruși înrudiți cu cauza COVID-19, se pot transmite la oameni.
Cercetătorii au propus că sistemele imunitare puternice ale liliecilor ar putea fi conectate la activitatea lor fizică intensă. Vazquez compară zborurile nocturne pe care liliecii le fac în timp ce vânează insecte cu alergarea mai multor ultramaratoane în fiecare zi. „Liliecii și-au dezvoltat această capacitate fizică incredibilă, această abilitate incredibilă de a lupta împotriva bolilor și această abilitate incredibilă de a preveni cancerul”, a spus el. „Asta înseamnă că, înțelegând cum liliecii au evoluat să facă toate aceste lucruri pe care alte mamifere nu le fac, putem găsi modalități complet noi și neașteptate de a aborda lucrurile normale care cauzează boli umane.”
Noua analiză genomică oferă o altă conexiune intrigantă. De fiecare dată când Vazquez a identificat o genă asociată cu durata de viață a liliecilor, colaboratoarea sa Elise Lauterbur, pe atunci la Universitatea din Arizona, identificase adesea aceeași genă ca fiind implicată în interacțiunile dintre lilieci și viruși. „Există mult mai multă suprapunere decât te-ai aștepta întâmplător între genele asociate cu longevitatea și genele asociate cu interacțiunile virale”, a spus el.
Cercetătorii au mai descoperit că liliecii Myotis posedă un număr neobișnuit de mare de gene care produc proteine ce interacționează cu virusuri ADN, cum ar fi virusurile herpes, care își transportă informația genetică în ADN. Aceste proteine pot fie să ajute infecția virală, fie să ajute la protejarea animalului. O funcție protectoare, de exemplu, poate implica creșterea producției de interferon, o proteină semnalizatoare antivirală care ajută la coordonarea răspunsurilor imunitare.
„Proteinele care interacționează cu virusuri ADN au fost puternic îmbogățite pentru selecție la lilieci, în contrast cu majoritatea altor mamifere, unde există o îmbogățire foarte puternică pentru selecția proteinelor care interacționează atât cu virusuri ADN, cât și ARN”, a declarat Sudmant. Oamenii și alte primate prezintă un model diferit. Ei tind să aibă mai multe gene care produc proteine ce interacționează cu virusuri ARN, inclusiv viruși precum COVID și HIV, comparativ cu virusuri ADN. Acest nepotrivire evolutivă între apărarea imunitară a liliecilor și cea umană ar putea explica de ce unii viruși care trec de la lilieci la oameni pot provoca boli zoonotice grave.
„Oamenii și liliecii sunt prost potriviți unul pentru celălalt”, a spus Vazquez. „Acesta este unul dintre motivele pentru care trebuie să fim atenți când lucrăm cu liliecii – este o stradă cu dublu sens pentru zoonoze. Nu vrem să dăm ceva liliecului și nu vrem să primim ceva de la liliac. Această nepotrivire este cu siguranță ceva ce ar trebui să investigăm mai mult.”
Vazquez continuă să investigheze mecanismele genetice care controlează longevitatea folosind culturi celulare în noua sa poziție didactică la Universitatea de Stat din Pennsylvania. Sudmant, între timp, se concentrează mai mult pe modul în care acele celule își reglează răspunsurile imunitare. „Un lucru care mă entuziasmează foarte mult este compromisul dintre modul în care un liliac se protejează, producând proteine care atacă genofonurile virușilor, dar își protejează și propriul genom de a fi atacat de acele proteine”, a spus el. Sudmant menține în prezent culturi celulare de la numeroase specii de primate și le folosește pentru a investiga genetica longevității și relația dintre durata de viață și genele de reparare a ADN-ului. Pe lângă Vazquez, Sudmant și Lauterbur, acum la Universitatea din Vermont, alți coautori ai lucrării includ Lucie Etienne de la École Normale Supérieure din Lyon, Franța, și David Enard de la Universitatea din Arizona din Tucson. Lucrarea a fost finanțată de National Institutes of Health și National Science Foundation.